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原文传递混联式混合动力客车能量回馈制动系统的控制研究

论文题名：	混联式混合动力客车能量回馈制动系统的控制研究
关键词：	混合动力客车;能量回馈制动系统;制动力矩补偿;模糊自适应控制;滑模控制
摘要：	能量回馈制动技术是混合动力汽车的关键技术之一，该制动技术可在汽车滑行或制动时进行制动能量回收，有助于提高车辆的能量利用率。能量回馈制动的引入增加了混合动力汽车控制的灵活性和多样性，其控制内容目前主要集中在两个方面：制动力分配控制和最大能量回馈的获得。随着汽车智能化技术的发展，未来汽车技术不仅要求使得汽车的操纵越来越简单，经济性和环保性越来越高，而且要求动力性、行驶安全性和乘坐舒适性越来越好。因此，研究适合混合动力客车能量回馈制动系统的智能化技术，不仅满足经济性和环保性的要求，而且可以获得良好的乘坐舒适性，符合现代整车智能控制技术的发展趋势。　　本文从车辆动力学理论角度出发，以开发能量回馈制动系统的智能化技术为目标，根据能量回馈制动系统控制问题本质，系统研究了能量回馈制动系统的制动补偿技术、考虑参数不确定性的直接自适应模糊控制技术和考虑未建模动态的间接自适应模糊控制技术，进行了能量回馈制动控制技术的理论建模、系统仿真、试验模拟和实车试验。　　能量回馈制动系统的制动力矩补偿技术是改善整车乘坐舒适性的措施之一。考虑到在客车的制动过程中，摩擦制动的制动效能系数受制动器摩擦副材料磨损、湿度、温度的影响发生变化，基于模型参考自适应控制理论，用李雅普诺夫法设计参数的自适应律，提出一个非线性制动控制律，用于补偿气动制动时制动效能系数变化引起的制动效能衰退。　　城市行驶工况中，城市客车车重变化和路面不确定性等因素使得传统的时不变、线性、确定性控制对象的控制理论不能解决能量回馈制动系统的鲁棒性控制问题。本文使用了一个自适应模糊推理系统，用作处理参数不确定性和外部干扰对纵向制动控制的影响。设计的模糊自适应律，对参数的不确定性和外部干扰的持续变化有着较好的适应能力。基于等价控制和监督控制相结合的方法，设计了纵向动力学控制器，使整车在能量回馈制动优先控制的作用下，通过跟踪一条理想的运动轨线实现制动。提出了一个在零切换控制策略下驱动系统与制动系统的联合控制。进行了基于该控制策略的混合动力客车纵向动力学系统的建模与仿真，验证了控制器的有效性。　　考虑了模型参数的不确定性和被控对象的未建模动态，采用模糊系统逼近被控对象的未建模动态，并设计自适应律调节模糊辨识参数，然后基于间接自适应控制理论得出一个自适应控制器，使整车在制动时跟踪一条理想的运动轨线。仿真结果表明，模糊自适应律对未建模动态有良好估计，而且当存在作动器延时、整车质量发生变化和能量回馈制动力的突然加载时，设计的控制器仍能把对参考轨线的跟踪误差控制在极小的范围之内。　　文章最后介绍了SWB6116HEV混合动力城市客车的整车CAN网络，使用了MATLAB/Simulink/RTW的代码自动生成功能，并基于MC9S12DP512微处理器设计了控制器用于基于PT-Labcar的processor-in-the-loop试验、制动力矩模糊调整的实车试验和制动力矩模糊自适应控制的实车试验。试验结果表明，利用MATLAB/Simulink/RTW把复杂算法转换成可执行的C代码的方法是有效的，且设计的控制策略能达到控制目的，可以在实车上进行应用。
作者：	舒杰
专业：	车辆工程
导师：	殷承良;张勇
授予学位：	博士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文